(57)【要約】【課題】  従来の射出成形方法では、保圧工程から計量工程に移行する際に無制御状態が生じ、安定した圧力を与えることができないために製品の樹脂密度にバラツキが発生していた。【解決手段】  射出機構を、射出工程でスクリュ２１を前進させる射出シリンダ１５と、計量工程でスクリュの後退時の背圧を制御する背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂから構成し、射出シリンダによる射出工程中に、反力によるスクリュの後退を発生しないように、任意のタイミングで背圧制御シリンダを駆動させるようにした。【効果】  保圧工程から計量工程に移行する際に生じる無制御状態をなくすことができ、樹脂密度が安定した製品を効率的に生産できる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱筒にスクリュを進退自在に且つ回転自在に収納し、計量工程では前記スクリュを回しながら材料を前記加熱筒の先端に貯留し、この貯留による反力で前記スクリュを後退させ、射出工程では前記スクリュを前進させて前記加熱筒から材料を射出させる射出機構を備える射出成形機において、
前記射出機構は、前記射出工程で前記スクリュを前進させる射出駆動手段と、前記計量工程で前記スクリュの後退時の背圧を制御する背圧制御手段から成り、
前記射出駆動手段による射出工程中に、前記反力によるスクリュの後退を発生しないように、任意のタイミングで前記背圧制御手段を駆動させることを特徴とする射出成形機の制御方法。
【請求項２】
前記射出駆動手段は、空圧駆動、油圧駆動または電動駆動であることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の制御方法。
【請求項３】
前記背圧制御手段は、背圧制御専用アクチュエータによって制御されることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の制御方法。
【請求項４】
前記タイミングは、前記射出工程内の保圧工程における任意のタイミングであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出成形機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機の制御方法に関し、特に、レンズ等の光学系精密部品の成形に好適な射出成形機の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクリュの前進により成形材料をキャビティに充填し、充填完了後にスクリュの回転によって計量を行い、保圧を背圧力によって行う一方で、充填完了時または計量開始時に冷却時間の計時を開始し、成形サイクルを短縮させる射出成形方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第２６４０７１４号公報（第１図、第２図）
【０００３】
従来の射出成形方法において、保圧工程での保圧を背圧力によって行うことは、材料やキャビティの形状等によっては可能であるが、背圧力には上限圧力が存在するため、不可能である場合が少なくない。これは、スチロールやＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ，Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ，Ｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリカーボネートなどの樹脂粘度が高い樹脂では、樹脂圧換算で５００ｋｇ／ｃｍ2程度まで背圧力を上げることも可能であるが、スーパーエンプラや液晶ポリマなどの樹脂粘度が低い樹脂では、背圧力を１００ｋｇ／ｃｍ2以上にあげて成形することは不可能であるためである。
【０００４】
また、背圧力を保圧力として利用する際には、同じ圧力となるように設定した場合であっても、供給材料の粒度の影響で、発生する背圧力が異なってしまうため、所望の圧力が得にくい。このため、ショット毎に背圧力にバラツキが発生し、寸法の安定性が低下する。そのため、保圧力として背圧力を利用することができない。特に、レンズに代表される光学系精密部品においては、保圧力のバラツキによる内部応力の微少な変化が製品の樹脂密度に影響し、不良品を生産する原因となる。
【０００５】
特許文献１の図１、図２の射出二次圧と背圧の間のギャップが示すように、保圧工程から計量工程に移行する際には、スクリュを保護するため射出シリンダを解放している。この駆動力を射出力から背圧力に切替えるとき、工程の間に無制御状態が発生してしまう。無制御状態では、圧力を解放した状態となるため、樹脂の熱膨張によりスクリュ後退が発生する。この結果、次の製品の射出のための計量工程では、スクリュが後退した状態から計量が行われることとなり、製品の樹脂密度にバラツキが発生してしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、樹脂粘度が低い樹脂や供給材料の粒度が異なっても保圧工程での保圧を背圧力を制御することによって安定して行え、保圧工程から計量工程に移行する際に生じる無制御状態をなくし、安定した圧力を与えることが可能な射出成形機の制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために請求項１は、加熱筒にスクリュを進退自在に且つ回転自在に収納し、計量工程ではスクリュを回しながら材料を加熱筒の先端に貯留し、この貯留による反力でスクリュを後退させ、射出工程ではスクリュを前進させて加熱筒から材料を射出させる射出機構を備える射出成形機において、
射出機構が、射出工程でスクリュを前進させる射出駆動手段（射出シリンダ）と、計量工程でスクリュの後退時の背圧を制御する背圧制御手段（背圧制御シリンダ）から成り、射出駆動手段による射出工程中に、反力によるスクリュの後退を発生しないように、任意のタイミングで背圧制御手段を駆動させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の射出成形機の制御方法は、射出駆動手段が空圧駆動、油圧駆動または電動駆動であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の射出成形機の制御方法は、背圧制御手段が背圧制御専用のアクチュエータ（背圧制御シリンダ）によって制御されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の射出成形機の制御方法は、タイミングが射出工程内の保圧工程における任意のタイミングであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１によれば、射出機構を射出工程でスクリュを前進させる射出駆動手段と、計量工程でスクリュの後退時の背圧を制御する背圧制御手段から構成し、射出駆動手段による射出工程中に、反力によるスクリュの後退を発生しないように、任意のタイミングで背圧制御手段を駆動させるので、保圧工程から計量工程に移行する際に生じる無制御状態の発生を防止し、かつ各種成形毎に最適な制御を行うことができ、製品不良が改善され、生産効率が向上する。
【００１２】
請求項２によれば射出駆動手段を空圧駆動、油圧駆動または電動駆動とすることで、より制御精度を高めることができる。
【００１３】
請求項３によれば背圧制御手段を背圧制御専用のアクチュエータで制御することで、射出圧と分離して、単独で制御することができる。
【００１４】
請求項４によれば、タイミングを射出工程内の保圧工程における任意のタイミングとすることで、保圧工程から計量工程に移行する際の制御を、各種成形毎に好適な制御波形とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る射出成形機の正面図であり、射出成形機１０は、型締め機構の固定盤１１に立てた第１タイロッド１２・・・（・・・は複数を示す。以下同じ）と、これらの第１タイロッド１２・・・の上部に固定した上部固定盤１３と、図示せぬ昇降手段で空中に保持された第１昇降盤１４と、この第１昇降盤１４に取付けられた射出シリンダ１５および背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂ（射出機構）と、これらの背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂで吊った第２昇降盤１７と、第１昇降盤１４から下方へ延ばし且つ上部固定盤１３を貫通させた第２タイロッド１８・・・と、これらの第２タイロッド１８・・・の下部に固定した加熱筒保持板１９と、この加熱筒保持板１９に取付けた加熱筒２０と、この加熱筒２０に回転自在に且つ往復移動可能に収納したスクリュ２１と、このスクリュ２１の上端から延ばしたスプライン軸２２と、このスプライン軸２２を回転するために上部固定盤１３に取付けたスクリュ回転モータ２３と、このスクリュ回転モータ２３の動力をスプライン軸２２に伝達するベルト２４及びボールナット２５と、からなる。
【００１６】
射出シリンダ１５のピストンは上下に移動するが、下へ移動した際に、第２昇降盤１７に当り、第２昇降盤１７を下げることで、スクリュ２１を下降させる。これにより射出作用をなす。背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂは、第２昇降盤１７を吊っており、背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂのピストンの上下移動が、直接第２昇降盤１７の上下移動となり、スクリュ２１を上下させる。
【００１７】
図２は、射出成形機の制御系を簡略化して示した図である。エアー供給源３１から供給されたエアーは、レギュレータ３２で所定の回路圧に制御される。エアーは射出圧を制御する射出圧制御弁３３側と背圧を制御する背圧制御弁３４側へ流れる。射出圧制御弁３３側へ流れたエアーは、射出切替弁３５でその流れを切替える。符号３７ａ，３７ｂは逆止弁であり、符号３８ａ，３８ｂは射出スピードコントロール弁である。射出圧制御弁３３によって制御されたエアーは射出スピードコントロール弁３８ａ，３８ｂによって調節され、射出シリンダ１５の後室または前室へ供給される。
【００１８】
背圧制御弁３４側へ流れたエアーは、背圧切替弁３６でその流れを変える。エアーは、背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂの後室または前室へ供給される。背圧切替弁３６が位置Ａに切り替わり、背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂの後室へエアーが供給されることで、背圧制御が行われる。背圧切替弁３６が位置Bに切り替わり、背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂの前室へエアーが供給されることで、サックバックが行われる。射出工程時には背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂをフリーの状態にしておくため、バイパス切替弁３９によって大気開放される。符号４０はサイレンサである。
【００１９】
次に、図２（射出成形機の制御系を簡略化して示した図）を参照しつつ、図３（各構成の切替テーブルおよび射出圧、背圧、加熱筒内樹脂圧のタイムチャート）に従って、本発明に係る射出成形機の制御方法を説明する。先ず、全体の工程について説明し、次に各構成の切替について詳細に説明する。
【００２０】
射出工程は金型のキャビティへ樹脂を射出する工程であり、樹脂を金型等のキャビティへ充填する射出一次工程と、圧力を保って金型のゲートをシールさせる射出二次工程からなる。特に、射出二次工程を保圧工程と呼ぶ。射出工程が終了すると、図２のスクリュ２１が回転駆動し、回りながら加熱筒２０によって材料を可塑化し、先端に材料を貯留する。この貯留による反力でスクリュ２１は後退しようとする。射出工程から計量工程に移行する前の保圧工程において、徐々に射出圧による制御から背圧による制御へ切り替える。すなわち、射出シリンダ１５による制御がなくなる前に、背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂを駆動する。これにより、保圧工程から計量工程に移行する際に生じる無制御状態をなくすことができる。
【００２１】
次に各構成の切替について詳細に説明する。図３中の表で射出一次工程では、射出圧制御弁３３がＯＮ（射出圧）となり、エアーが射出切替弁３５へ流れる。射出切替弁３５は位置Ａとなり、エアーは射出シリンダ１５の後室へ供給され、射出シリンダ１５のピストンが下方へ駆動する。このとき、背圧制御シリンダ１６Ａ，１６Ｂはフリーの状態であるので、背圧切替弁３６はニュートラルであり、バイパス切替弁３９をＯＮ（大気開放位置）とし、大気開放する。
【００２２】
表中の保圧工程である射出二次工程では、射出一次工程と同様に射出圧制御弁３３はＯＮ（射出圧）であり、射出切替弁３５は位置Ａであるが、射出圧制御弁３３の電圧を変えることにより、射出一次圧と射出二次圧は異なる射出圧となる。図３の射出圧のタイムチャートが射出一次圧と射出二次圧が異なる射出圧となっていることを示している。また、加熱筒内樹脂圧は射出圧に応じて変化している。
【００２３】
射出一次工程から射出二次工程に移行する時点でタイマが作動し、背圧制御に先立って背圧切替弁３６が位置Ａに切り替わる。タイマ作動時またはある一定時間が経った時に背圧制御弁３４が駆動し始める。図３の背圧のタイムチャートでは、タイマ作動時をＴ０で示し、背圧制御弁３４の駆動時をＴ１で示す。背圧制御弁３４は段階的に駆動し、スクリュ回転開始時Ｔｓｗにあるべき背圧になるように設定されている。このとき、バイパス切替弁３９はＯＦＦとなっている。
【００２４】
上記の背圧制御弁３４の駆動時Ｔ１は、射出工程の任意のタイミングであり、特に、保圧工程における任意のタイミングであることが好ましい。保圧工程において、背圧制御弁３４を駆動することにより、保圧工程から計量工程に移行する際の制御を、各種成形毎に好適な制御波形とすることができる。
【００２５】
従来の制御方法において無制御状態であった時間（工程移行の間）または移行前の保圧工程において、背圧制御弁３４が段階的に駆動する。これにより、無制御状態をなくすことができ、またスクリュ回転開始時Ｔｓｗには、その時点であるべき背圧となり、滑らかに保圧工程から計量工程に移行できる。ここで、無制御状態であった時間とは、図３中の射出圧抜工程で示した時間である。本実施形態において、射出成形機はスクリュと射出シリンダが分離しているため、射出ラムが後退するが、分離型でない場合は射出ラムが後退することはないので、無制御状態であった時間が射出圧抜工程で示した時間のみであることがわかる。図３の加熱筒内樹脂圧のタイムチャートは、保圧工程から計量工程に移行する際に生じる無制御状態がなく、常に圧が与えられていることを示し、スクリュ回転開始時Ｔｓｗに所定の圧が与えられていることを示している。これによりショット毎のバラツキを防止し、レンズに代表される光学系精密部品を効率よく生産することができる。
【００２６】
射出ラムの切り離しは、背圧制御弁３４がＯＮとなり、背圧切替弁３６が位置Ａに切り替わる。これにより、背圧制御シリンダは加熱筒２０の先端に貯留した材料を設定圧力に保持し、その後射出ラムが後退する。
【００２７】
計量工程では、スクリュ回転開始時Ｔｓｗにスクリュが回転し始め、同時に、射出圧制御弁３３および射出切替弁３５がＯＦＦ（ニュートラル）となり、背圧制御弁３４と背圧切替弁３６による制御により計量が行われる。充填する材料に応じて、背圧制御弁３４による制御によって、１点鎖線、２点鎖線のような波形を有するように制御することが可能であり、各種成形毎に最適な制御を行うことができ、製品不良が改善され、生産効率が向上する。
【００２８】
上記実施の形態では、空圧駆動の射出成形機の制御方法について説明したが、本発明は空圧駆動に限定されず、油圧駆動、電動駆動の射出成形機についても適用可能である。これにより、より制御精度を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、射出成形機の制御方法に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る射出成形機の正面図
【図２】射出成形機の制御系を簡略化して示した図
【図３】各構成の切替テーブルおよび射出圧、背圧、加熱筒内樹脂圧のタイムチャート
【符号の説明】
【００３１】
１０…射出成形機、１５…射出シリンダ、１６Ａ，１６Ｂ…背圧制御シリンダ、２０…加熱筒、２１…スクリュ、３３…射出圧制御弁、３４…背圧制御弁、３５…射出切替弁、３６…背圧切替弁、３８ａ，３８ｂ…射出スピードコントロール弁、３９…バイパス切替弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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